生产计划_生产作业计划与控制管理

生产计划与控制AggregatePlanning Scheduling 串讲3 计划管理是企业的首要职能 是由谁来制定和执行的 企业生产计划体系为何是分层的 各层间的关系和功能 根据自己的企业 如何制定 生产计划越精确越好吗 要思考的问题 生产计划系统综合生产计划主生产计划生产作业计划与控制 内容提要 生产计划系统 什么是生产计划生产计划是企业的一项职能计划 它是企业为计划期预先拟定生产目标任务及实施方案的管理职能 生产计划的三类对象1 单个品目 单个产品 零件或原材料品种2 产品或零件族 具有相似的特征或制造工艺的产品或零件品目的组合3 产品系列 产品类 相同的需求变化特征或相似的单位工时定额 从计划期的层次上 可把生产计划分为 从计划期的时间长短上 可把生产计划分为 CapacityPlanning AggregateScheduling MasterSchedule andShort TermScheduling CapacityPlanning生产能力规划1 Facilitysize2 Equipmentprocurement AggregateScheduling综合计划1 Facilityutilization2 Personnelneeds3 Subcontracting MasterSchedule主生产计划1 MRP2 Disaggregationofmasterplan Long term Intermediate term Short term Intermediate term Short termScheduling短期排程1 Workcenterloading2 Jobsequencing 生产计划系统的特征 3 生产计划的指标体系 AggregatePlanning 品种指标 产量指标 质量指标 产值指标 商品产值 总产值 净产值 出产期指标 综合计划的核心 综合生产计划AggregatePlanning 又称为中期生产计划或总生产计划 年度计划在许多制造装配型企业已经扩展为产销联合计划 产销计划 一 综合计划的思路 生产能力选择 需求选择 吸纳需求波动 消除需求波动 修正供给的决策 修正需求的决策 生产能力 生产任务 平衡 长期策略 中期策略 短期策略 保持一定弹性 较全日制工福利低 培训成本高 更换率高 质量下降 计划较难 二 满足非均匀需求的战略 BasicStrategyforMeetingUnevenDemand 1 追逐策略 均衡劳动力水平2 稳定的劳动力水平 变化的工作时间3 平准策略 浮动库存4 转包策略 1 追逐策略CHASESTRATEGY 当订货变动时 雇佣或解雇工人 使产量与定单相一致实施的关键取决于是否有一批容易培训的 可供雇佣的工人 产生雇佣 培训与解雇人员的成本 2 稳定的劳动力水平 变化的工作时间 通过柔性的工作计划或加班加点改变工作时间 进而改变产量 工人数量稳定会产生加班工资 3 平准策略 利用浮动的库存水平 定单积压和减少销售来消化缺货与剩余产品 保持稳定的劳动力水平与产出率 可能降低对顾客的服务水平 增加库存成本 会产生库存的陈旧 案例 阿根廷鲍吉斯 罗易斯公司的泳装生产计划 鲍吉斯 罗易斯公司 Porges Ruiz 是布宜诺斯艾利斯的一家泳装生产厂商 该公司制定了一项人事改革政策 从而不仅降低了成本 同时也增强了员工对顾客的责任心 由于是一个很受季节影响的企业 该公司不得不在夏季的三个月将其产品的3 4销往海外 鲍吉斯 罗易斯管理层还是像传统方式一样依靠聘用临时工 积聚存货来应付需求的大幅上升 但这种方式带来的问题很多 一方面 由于公司提前几个月就将泳装生产出来 其款式不能适应变化的需求情况 另一方面 在这繁忙的三个月 顾客的抱怨 产品的需求告急 时间安排变动及出口使得管理人员大为烦恼 鲍吉斯 罗易斯公司的解决办法是在维持工人的正常的每周42小时工作的报酬的同时 相应改变生产计划 从8月到11月中旬改为每周工作52小时 南美洲是夏季时北半球是冬季 等到高峰期结束 到第二年4月每周工作30小时 在时间宽松的条件下 进行款式设计和正常生产 这种灵活的调度使该公司的生产占用资金降低了40 同时使高峰期生产能力增加了一倍 由于产品质量得到保证 该公司获得了价格竞争优势 因而销路很广 扩大到巴西 智利和乌拉圭等 三 制定总体计划的技术和方法 1 总体计划的制定程序确定每个时期的需求确定每个时期的能力 正常工作时间 加班时间 转包合同 确定企业的库存策略确定正常工作时间 加班时间 转包合同 库存维持费用 缺货等的单位成本 unitcost 制定计划方案并进行成本计算在可行的计划中 选择最令人满意的 否则 重新计算成本 在进行比较分析 2 制定总体计划的方法线性规划目标规划线性决策准则模拟模型试错法 例 某公司产品的需求量随季节不同而变化 现该公司准备编制今后六个月的生产计划 对今后六个月的需求预测及每月工作天数见下表 其它数据如下 产品的材料费用为100元 台 库存保管费为1 5元 台 月 缺货损失为5元 台 月 如果想把产品转包一些出去 则转包费用为20元 台 招聘并培训一个工人的费用为200元 人 解聘一个工人的费用为250元 人 该产品的加工时间为5小时 台 正常工作时间内的工时费用为4元 小时 加班时间内的工时费用为6元 小时 生产开始时的期初库存量为400台 另外 由于预测的不确定性高 另考虑有25 的安全库存 初步生产计划 计划方案一 仅改变工人人数 按制度工作时间生产 每个月的投产量等于初步生产计划中安排的出产数量 计划方案二 工人人数不变 假定有40名工人 仅改变库存水平 主生产计划 MasterProductionScheduling 年度生产计划进一步细分 根据库存和可用人力工时 具体确定产品出产的数量和出产期 总体计划分解的结果被称为主生产计划 MPS 国内企业常称之为产品出产进度计划 在制定总体计划时 一般只考虑总的数量 而不考虑现有库存量 这是分解计划与总体计划的主要区别 解决问题 确定企业生产的最终产品的出产时间和出产数量 即确定企业每一最终产品在每一具体时间段 周 的生产数量 主生产计划的时间单位 周 旬 月 季 最终产品 企业最终完成的 要出厂的产品 如 直接用于消费的消费品 其他企业零部件的产品 对比例子 主生产计划与综合生产计划 三 MPS的处理流程MPS的输入与输出由上图可以看出 MPS的输入是期初库存 来自市场需求的预测 及用户的订单 输出主要有现有库存 出产数量与进度 待分配库存 1 计算现有库存量 POH 现有库存 每期的需求被满足后手头仍有的 可利用的库存量 It It 1 Pt max Ft Cot It t期末现有库存量 Pt t期生产量 Ft t期预计需求 COt t期顾客订货量 MPS的处理流程 2 决定MPS的生产量和生产时间 生产量 计划期总生产量和每次批量 确定生产时间 原则 MPS的生产量和生产时间应保证现有库存量非负 3 计算待分配库存 ATP 营销部门可用来答应顾客在确切时间内供货的产品数量 用途 针对新订单 营销部门可据此决定是否签定新的供货合同 第一周 期初库存 本周 直到下一次 到达为止的全部订货量 以后各周 只有有了 量时才计算 该周 量 下一次 到达为止的全部订货量 MPS的处理流程 续 MPS的制定例 已知6 7两个月的用户订货和需求预测的情况 期初库存为64 计算现有库存量 计算现有库存 Projectedon handInventory 现有库存 是指每周的需求被满足之后仍有的 可利用的库存量 现有库存量 上期期末库存量 本期需求量 计算MPS计划出产的数量和时间当现有库存量出现负值时 即作为需要安排新的产品生产的信号 如上表所示 在第3周出现 29 意味着必须新投产产品才能满足需求 于是转入计算MPS的数量与产出时间 见下表 形成MPS 收入管理 又称为收益管理 在不同时期 对有不同需求的顾客采取不同的产品或服务定价 以产生最大收入或收益的综合计划策略 如何实施 需求预测 差别定价 优化资源配置 降低机会成本何风险 收入管理 实施者的特点 WHO 产品的价值易逝需求变化大生产或服务能力相对固定 短期不易改变市场可以根据顾客偏好进行细分固定成本比较高 而变动成本较低 生产作业计划与控制 从哪一项工作开始 100 150 120 90 120 115 85 112 180 一 生产作业计划的含义与目标作业计划 Scheduling 作业计划是安排零部件 作业 活动 的出产数量 设备及人工使用 投入时间及出产时间 排序 给出零部件在一台或一组设备上加工的先后顺序的工作 但是 编制作业计划的主要工作之一就是要确定出最佳的作业顺序 目标 通过制定作业计划 可以使企业 满足交货期要求使在制品库存最小使平均流程时间最小提供准确的工件状态信息提高机器 工人的时间利用率减少调整准备时间使生产和人工成本最低 每件工作的平均完成时间 设备运行的时间百分比 系统的平均工作数量 平均延迟天数 成本与利润 排序问题的分类 按机器分类单台机器的排序问题多台机器的排序问题单件作业排序问题 Job Shop 流水作业排序问题 Flow Shop 按工件到达车间的情况不同 静态排序问题动态排序问题按参数的性质的不同 确定型排序问题随机型排序问题 排序问题的表示方法排序问题常用四个符号来描述 n m A B其中 n 工件数 m 机器数 A 车间类型 F 流水型排序P 排列排序G 一般类型 即单件型排序B 目标函数 二 生产作业计划的常用方法 甘特图 工作中心排序 甘特图 2 工作中心的排序 N 1排序 单台机器排序问题 1 含义 n个工件全部经由一台机器处理 2 单台机器排序问题的目标 1 平均流程时间最短 为n个零件经由一台机器的平均流程时间最短 2 最大交货延期量最小 根据排序目标的不同 可以选择不同的排序规则 有时又称为确定优先权 Priorities 常用的优先规则 求平均流程时间最短的排序问题 求平均流程时间最短的作业顺序 采用SPT原则 按工件加工时间的长短 按不减的顺序从小到大安排各项作业 例 一个车间有一台加工中心 现有5个工件需要该机器加工 相关的加工时间和要求完成时间 交货期 如下表所示 求平均流程时间最短的作业顺序 解 根据SPT原则 得出 J4 J5 J1 J2 J3有关项目的计算 发生延迟 发生延迟 J3 3 4求最大延期量最小的排序问题 求最大延期量最小的作业顺序采用EDD原则 EDD EarliestDueDate Jobsaresequencedinincreasingorderoftheirduedates 例 借用上面的例子 求最大延期量最小的作业顺序 解 根据EDD原则 得出 J3 J5 J4 J2 J1 平均延迟 33 5 6 6 18 进一步考虑 在最大延期量不变的情况下 如何使平均流程时间缩短 如果想同时满足这两个目标 就是多目标排序 两台机器排序问题的目标 两台机器排序的目标是使最大完成时间 总加工周期 Fmax最短 Fmax的含义见如下的甘特图 GanttChart 多台机器排序的目标一般也是使最大完成时间 总加工周期 Fmax最短 两台机器排序问题n个工件都必须经过机器1和机器2的加工 即工艺路线是一致的 两台机器排序问题的算法实现两台机器排序的最大完成时间Fmax最短的目标 一优化算法就是著名的约翰逊法 Johnson sLaw 其具体求解过程如下例所示 约翰逊法解决这种问题分为4个步骤 1 列出所有工件在两台设备上的作业时间 2 找出作业时间最小者 3 如果该最小值是在设备1上 将对应的工件排在前面 如果该最小值是在设备2上 则将对应的工件排在后面 4 排除已安排好的工件 在剩余的工件中重复步骤 2 和 3 直到所有工件都安排完毕 例 某一班组有A B两台设备 要完成5个工件的加工任务 每个工件在设备上的加工时间如下表所示 求总加工周期最短的作业顺序 解 由约翰逊法可知 表5 8中最小加工时间值是1个时间单位 它又是出现在设备1上 根据约翰逊法的规则 应将对应的工件4排在第一位 即得 J4 去掉J4 在剩余的工件中再找最小值 不难看出 最小值是2个时间单位 它是出现在设备2上的 所以应将对应的工件J1排在最后一位 即 J4 J1再去掉J1 在剩余的J2 J3 J5中重复上述步骤 求解过程为 J4 J5 J1J4 J2 J5 J1J4 J2 J3 J5 J1当同时出现多个最小值时 可从中任选一个 最后得J4 J2 J3 J5 J1 a J1 J2 J3 J4 J5 b J4 J2 J3 J5 J1 可以看出 初始作业顺序的总加工周期是30 用约翰逊法排出的作业顺序总加工周期是26 显然后者的结果优于前者 两台机器排序问题算法的扩展 ExtensiontoThreeMachines 一般情况下 当机器数为3台以上时 就很难找到最优解了 但是 对于n个工件由三台机器流水作业时 在满足某些条件后可以采用Johnson sLaw解决问题 设 A B C为三台机器 如果工件在三台机器上的加工时间满足以下条件 则可以转化为两台机器的排序问题 minAi maxBiorminCi maxBi定义 A i Ai Bi B i Bi Ci 例 考虑以下问题 5个工件由3台机器加工 作业时间见下表 求 总加工周期最短的作业顺序 解 检查上表 发现 minAi 4maxBi 6minCi 6因此 满足以上条件 建立两台机器的作业时间表 应用Johnson法则 得出